1.8   Reakcje wieloetapowe

Szybkość procesu chemicznego będącego wynikiem wielu reakcji elementarnych zależy od ich wzajemnej sekwencji – uszeregowania poszczególnych reakcji w czasie. Reakcje chemiczne możemy podzielić na reakcje następcze (konsekutywne) oraz równoległe.

Możemy proces chemiczny składający się z szeregu reakcji cząstkowych porównać do układu elektrycznego składającego się z oporów przez które płyną cząstkowe prądy elektryczne i zastosować do tych obwodów prawo Kirchhoffa (rys.8.1a i b).

               Rys.8.1a

Rys.8.1b

Proces chemiczny składający się z reakcji następczych

 Dla procesu składającego się z reakcji następczych słuszna jest zależność:

               (8.1)                           

gdzie v jest szybkością całkowitą procesu chemicznego a v₁, v₂ .....v_i są cząstkowymi reakcjami następczymi. Dla dwóch reakcji cząstkowych mamy:

               (8.2)                           

oraz po przekształceniu:

               (8.3)                           

Nietrudno zauważyć, że jeśli szybkość jednej reakcji cząstkowej jest dużo większa niż szybkość drugiej reakcji:  to w mianownik dąży do wartości v₁, a równanie (8.3) dąży do wartości v₂. Tak więc dla procesu chemicznego składającego się z reakcji następczych  całkowita szybkość reakcji limitowana jest szybkością reakcji najwolniejszej, w tym wypadku szybkością v₂.

Proces chemiczny składający się z reakcji równoległych

W przypadku reakcji równoległych całkowita szybkość  procesu chemicznego jest sumą szybkości reakcji cząstkowych:

               (8.4)                           

Dla reakcji chemicznej będącej wynikiem dwóch równoległych reakcji cząstkowych, z których jedna jest o wiele szybsza od drugiej całkowita szybkość reakcji będzie limitowana szybkością szybkiej reakcji cząstkowej:

               (8.5)